山东省寿光市人民医院 262700
摘要：肿瘤的扩散和转移是恶性肿瘤的一个重要特征，肿瘤细胞的侵袭性生长是一个多步骤的复杂过程，有多种生物化学因子参与其中。肿瘤细胞必须黏附于细胞外基质，通过促进依赖于PTK激酶活性的细胞外基质信号转导，进而影响细胞的黏附、运动与迁移。局部粘着斑激酶（focal adhesion kinase，FAK）介导的信号转导系统就是其中最为重要的细胞信号转导途径之一。因此在理论上阻断FAK的表达就有可能干扰细胞外基质对肿瘤细胞侵袭性生长的调控，进而达到抑制肿瘤细胞侵袭转移发生的目的。
关键词：FAK；肿瘤；概述；作用
1.FAK的结构
FAK是一种非受体的酪氨酸激酶。人FAK基因位于8q24。FAK结构非常特殊，由激酶区及N端FERM（protein 4.1-ezrin-radixin-moesin）和C端3个功能区组成，体外实验表明，FERM区为整合素胞质区与生长因子受体结合部位，并且FERM区可与FAK激酶区相互作用，抑制FAK活性，当FAK受外界刺激活化时，这种分子内的相互抑制作用则被解除[1]。在FAK的羧基末端的150个氨基酸中包含一个粘着斑定位序列（focal adhesion targeting sequence，FAT），能将粘着斑和FAK结合起来。激酶区是指390～650位氨基酸残基区域，FAK被激活时表现为磷酸化，FAK中磷酸化氨基酸作为与含-SH2结构域蛋白相结合的位点，已知FAK有6个可以被磷酸化的酪氨基位点：Tyr397、Tyr407、Tyr576、Tyr577和Tyr861、Tyr925。Tyr397是主要的自主磷酸化位点，位于激酶区上游。
2.FAK的功能
FAK是介导细胞与细胞之间，细胞与细胞外基质信号转导的重要胞内分子，与肿瘤细胞生存、增殖、凋亡、迁移及血管生成等密切相关[2]。
（1）调节细胞发育 阻止细胞凋亡 FAK基因敲除小鼠有早期胚胎致死性突变[3]，未形成发育完全的血管和心脏，部分缺少背主动脉，脐肠系膜动脉也未形成[4]。这与进入FAK裸胚胎胚线的细胞周期变短、生存率减低有关。FAK作用贯穿调节细胞-ECM相互作用所需的内皮细胞形态发生的全过程（包括锚定、迁移、外侵、穿透和生存）。众所周知，黏附可阻止凋亡，FAK在其中起着重要作用，即使细胞发生黏附，且粘着斑也存在，只要FAK功能被阻断，细胞同样发生凋亡[5]。
（2）调节细胞转化、扩散和迁移 FAK的活力与细胞迁移关系密切。研究受伤组织内皮细胞向伤口部位迁移时，发现它们FAK的磷酸化水平升高，激酶活力增加。利用酪氨酸激酶抑制剂，阻止FAK活化，可阻止内皮细胞的迁移，缺失FAK的成纤细胞，细胞和基质的接触增强，细胞迁移率减少。缺失FAK将导致粘着斑转化降低，使稳定状态的粘着斑数量增加，迁移中释放细胞能力降低，从而抑制细胞的迁移。在细胞和人脐静脉内皮细胞中，利用微注射技术，将FRNK注入细胞，抑制FAK的功能，可显著抑制细胞的迁移。在中国仓鼠卵巢细胞中增加FAK的表达，可促进细胞的迁移。利用突变分析的方法表明FAKTyr397的磷酸化与细胞迁移关系密切。因此，FAK表达的增加和活化在细胞迁移中起着重要作用。
（3）调节细胞与ECM 粘附及细胞骨架重组 整合素将ECM分子与细胞骨架蛋白来接起来形成粘着斑（FAP），FAP处的细胞骨架蛋白复合物包括：肌动蛋白（aetin，d-辅肌动蛋白，纽蛋白，踝蛋白，吻蛋白（paxiBin），及张力蛋白．最终连接到肌动蛋白丝。ECM-整合素-细胞骨架复合物所构成的FAP是整合素信号转导的结构基础[6]许多信号蛋白通过与FAP结合发挥信号转导作用，如：FAK，Cas，Grb2，PI3K等。
粘附部位含FAK的超分子复合物，说明FAK在粘着斑形成、调节细胞能动力及迁移中起重要作用[7]。成纤维细胞与ECM粘附时FAK酪氨酸磷酸化，FAK的N-末端含有整合素的结合位点，来自ECM的信号通过整合素传导，能够触发FAK磷酸化和活化。FAK活化不一定需其集中于粘着斑，但Src家族成员和Ras/MAPK级联活化需要FAK活化和磷酸化。故FAK在调节细胞骨架组构及调节生长因子功能的信号复合物的集合中起重要作用。细胞在整合素介导下与ECM粘附后，FAK磷酸化水平升高，如果抑制FAK的磷酸化，细胞粘附和铺展减少[8]。
3.FAK介导的信号转导
FAK在细胞内信号转导中占有重要地位。它位于神经肽、整合素和癌基因作用的聚合点，是多种信号传导通路的交汇点。FAK主要参与整合素介导的胞内信号转导。另外，酪氨酸蛋白激酶受体（RTKs）及与酪氨酸蛋白激酶联系的受体及G蛋白偶联受体受到刺激后，FAK也能活化，传递有关信息。主要有以下3种通路目前备受关注：
3.1 FAK-Ras-MAPK通路 FAK激活后与Src形成FAK-Src复合物，Ras是由一条多肽链组成的胞浆蛋白，具有鸟苷酸结合活性，介导生长因子依赖的细胞存活的信号转导通路。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆丝裂酶原活化蛋白激酶（MAPK/Erk）属于丝氨酸/苏氨酸（Ser/Thr）蛋白激酶，在细胞周期调控中发挥重要作用，FAK-Ras-MAPK通路包括两方面：一是通过Crk（CT-10-regulated kinase）激活Ras-MAPK途径[9]。二是通过Grb2激活Ras-MAPK途径。FAK/Src复合物导致FAK的Tyr925磷酸化，为另一种接头蛋白Grb2提供结合位点。Grb2的SH3可与另外一种Ras的Sos结合。Sos将Ras蛋白磷酸化后使Ras活化，由此将FAK与Ras/MAPK信号通路偶联[10]。
3.2 FAK-PI3K-Akt通路 FAK的Tyr397自主磷酸化，以及它与磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3-K）的P85亚基结合，可进一步活化下游蛋白激酶B（Akt），促进细胞周期进展及细胞增殖。Mirza等[11]进一步证实，PI3-K-Akt与Raf-ERK通路有协同作用，可诱导cyclinD1表达，抑制P27活性，促进正常细胞或肿瘤细胞G1期至S期转化。
3.3 FAK-STAT1通路 信号转导和转录激活（signal transduction and activation of transcription．STAT）通路是一条常见的从细胞表面受体到基因调控的信号转导通路。研究发现，STAT1可与FAK直接结合并发生酪氨酸磷酸化而被激活。这种结合具有STAT1特异性，并且依赖于FAK的羧基端结构域[12]。STAT1激活后将导致细胞粘附下降和迁移增强。尽管受FAK-STAT1通路调节的下游基因尚不清楚．但STAT1介导的基因转录可能参与了这一过程。
4.FAK与肿瘤
4.1 FAK与肿瘤细胞增殖的关系 FAK具有调控肿瘤细胞增殖的作用。FAK的促细胞增殖作用主要是通过调控细胞周期实现的。目前认为，FAK促进肿瘤细胞增殖的机制可能为FAK增加细胞DNA合成和加快G1/S期的转换[13]。FAK是通过在转录水平上诱导周期蛋白D1（cyclin D1）和CDK的高表达，抑制p27活性，促进正常细胞或肿瘤细胞从G1期向S期转化。应用FAK抑制剂可以阻断这些过程。CyclinD1可能是FAK调节细胞周期的基本功能靶点。
4.2 FAK与肿瘤细胞抗凋亡的关系 表皮细胞需要粘附于ECM才能存活，正常的上皮和内皮细胞从细胞外基质上脱离时，会以一种失巢凋亡（anoikis）的形式发生凋亡，而肿瘤细胞则不会发生失巢凋亡，因为当细胞粘附于ECM时，伴有FAK磷酸化的增加，所以有人认为FAK是抑止细胞调亡的关键因素。一般认为整合素和FAK调控失巢凋亡，FAK的激活与P-FAK（Tyr397）对于肿瘤细胞抑制失巢凋亡是必需的。将抑制FAK与整合素β1胞内域结合的SP1肽或抑制FAK与粘着斑结合的抗FAK单抗2A7注入细胞，FAK功能抑制，细胞发生凋亡。对几种肿瘤细胞使用反义寡核昔酸技术，抑制FAK的表达，细胞发生凋亡。将激活的FAK转入脱离基质呈悬浮生长的表皮细胞，可阻止凋亡的发生；如果将突变的或不具备活性的FAK或去除自身磷酸化的FAK注入悬浮生长的细胞，则不能阻止调亡的发生，说明FAK在抑制凋亡中起重要作用[14]。
4.3 FAK与肿瘤细胞侵袭和转移的关系 肿瘤的侵袭和转移是一个多步骤、序贯的复杂过程，涉及肿瘤细胞与周围基质和基底膜的相互作用。有实验证明，FAK是整合素介导的细胞运动中的关键调节因子。研究发现，多种侵袭和转移细胞中，FAK活性显著增加，与肿瘤细胞生长及侵袭转移等生物学行为密切相关[15]。作为胞内信号传导一个重要组成部分的FAK，在促进肿瘤侵袭与转移中具有重要作用。抑制FAK的活性或阻断其表达均能抑制肿瘤细胞的侵袭，FAK在转移癌中的表达明显高于原发肿瘤都是其在肿瘤转移中作用的证据。FAK调节细胞黏着斑循环的途径较复杂，具体有FAK-Src-paxillin-CRK-Rac-JNK、FAK-Src-ERK-Calpain和FAK-Src-p130Cas- DOCK180[16]等。
FAK在肿瘤转移中的作用还表现在抑制肿瘤细胞的失巢凋亡。研究发现，FAK介导的细胞黏附可调节环素A、D、E和环素依赖激酶的活性，微量注射FAK C末端片段或单克隆抗体抑制FAK活性，可使细胞周期停滞而凋亡。Duxbury等[17]通过对胰导管腺癌细胞系的诱导与抑制失巢凋亡研究发现，失巢凋亡抑制组FAK的表达明显升高，而抑制FAK表达后，细胞凋亡增加。
从发现FAK到现在，已经比较清楚地了解了FAK的结构，并已阐明细胞与细胞及细胞与细胞外基质粘附、生长激素受体及多种化学小分子刺激等均可激活FAK。作为整合素通路最关键的分子，FAK 同时参与了多条信号通路，发挥了信号通路的开关作用。多个独立的研究发现在人类多种实体及血液肿瘤有FAK的过表达与激活，尤其重要的 是FA K与肿瘤的侵袭转移关系密切。未来还需要进一步研究FAK与其它肿瘤的相关性、阐明何种原因引起FAK 参与的信号通路异常导致了肿瘤的侵袭转移、建立FA K激酶高表达的模型并大力开发针对FA K的分子靶向治疗药物。FAK已成为一个新的肿瘤治疗靶点，阻断其表达或其介导的信号转导通路将有可能为抗肿瘤治疗提供一些较为理想的思路。
参考文献：
[1]Jacamo RO，Rozengurt E.A truncated FAK lacking the FERM domain displays high catalytic activity but retains responsiveness to adhesion-mediate signals[J].B iochem Biophys Res Commun，2005，334（4）：1299-1304.
[2]Lim ST，Chen XL，Lim Y，et al.Nuclear FAK promotes cell proliferation and survival through FERM enhanced p53 degradation.Mol-cell，2008，29（1）：9-22.
[3]Furuta Y，Ilic D，Kanazawa S，et al.Mesodermal defect in late phase of gastrulation by a targeted mutation of focal adhesion kinase，FAK[J].Oncogene，1995，11：1989-1995
论文作者:尹志明,王健
论文发表刊物:《健康世界》2015年9期供稿
论文发表时间:2015/11/16
标签：细胞论文; 肿瘤论文; 磷酸化论文; 激酶论文; 抑制论文; 蛋白论文; 信号论文; 《健康世界》2015年9期供稿论文;